rozdziaŁ vi sprz ęt pomiarowy - pwsz.konin.edu.pl · płytki wzorcowe długo ści wg pn-en iso...
TRANSCRIPT
113
ROZDZIAŁ VI
Sprzęt pomiarowy
VIa. Wzorce i sprawdziany
Sprzęt pomiarowy, a zwłaszcza zasady właściwego jego uŜytkowania i sprawdzania opisane są
szczegółowo w „Zeszycie do ćwiczeń laboratoryjnych z metrologii warsztatowej”, mojego autorstwa,
wydanym przez PWSZ w Koninie. Z tego powodu w niniejszym skrypcie znajdują się tylko infor-
macje uzupełniające. RównieŜ stosowanie omawianych narzędzi opisane jest tutaj skrótowo. Pełniej-
sze informacje znajdują się w rozdziałach o pomiarach części maszyn.
1. Wzorce miar
Wzorcem miary wg PN-71/N-02050 „Metrologia. Nazwy i określenia” jest narzędzie pomiarowe
odtwarzające, praktycznie niezmiennie podczas jego uŜycia, jedną lub kilka znanych wartości danej
wielkości. W budowie maszyn najpopularniejszymi wzorcami są płytki wzorcowe długości wg PN-EN
ISO 3650 „Specyfikacje geometrii wyrobów (GPS). Wzorce długości. Płytki wzorcowe” oraz płytki
kątowe wg PN-81/M-53108 „Narzędzia pomiarowe. Płytki kątowe”. Są to tzw. wzorce jednomiarowe,
tzn. odtwarzające, jedną konkretną wartość określonej wielkości. Oprócz odtwarzania wartości wiel-
kości mogą słuŜyć teŜ do wykonywania pomiarów, ale przy uŜyciu dodatkowych narzędzi pomocni-
czych, np. wg PN-74/M-53103 „Narzędzia pomiarowe. Przybory do płytek wzorcowych”. Przybory te
pozwalają formować nowe wartości ze stosu płytek pojedynczych, a takŜe przy pomocy wkładek
i kłów tworzyć narzędzia pomiarowe. Płytki wzorcowe naleŜą do grupy wzorców końcowych, co
oznacza, Ŝe miarą długości są w nich skrajne powierzchnie pomiarowe. Szerokie zastosowanie mają
teŜ płyty pomiarowe wg PN-ISO 8512-1 „Płyty pomiarowe. Płyty Ŝeliwne” lub wg PN-ISO 8512-2
„Płyty pomiarowe. Płyty granitowe”. Stanowią określonej klasy wzorce płaskości. Poza tym funkcjo-
nuje szereg wzorców uŜytkowych (sprawdzianów), odtwarzających róŜne wielkości, jak gwint, pro-
mień, szczelinę, średnicę, chropowatość czy teŜ inny określony zarys lub parametr.
1.1. Wzorce długości
Płytki wzorcowe długości wg PN-EN ISO 3650 to stalowe prostopadłościany lub sześciany z węglików
spiekanych o wymiarach 30 x 9 x ln dla długości nominalnej ln ≤ 10 mm i 35 x 9 x ln dla długości nomi-
nalnej ln > 10 mm. Rys. 1 przedstawia pudełko z kompletem płytek wzorcowych oraz płytki pojedyncze.
114
Rys. 1. Komplet płytek wzorcowych i płytki pojedyncze
PoniŜej podane są podstawowe informacje o płytkach wg punktów w/w normy.
„3.1. Płytka wzorcowa – wzorzec miary o przekroju prostokątnym, wykonany z materiału odpornego
na zuŜycie, z jedną parą płaskich, wzajemnie równoległych powierzchni pomiarowych, które moŜna
przywierać do powierzchni pomiarowych innych płytek wzorcowych i tworzyć stosy płytek, lub do
podobnie wykończonych powierzchni płytek pomocniczych przy pomiarach długości.
3.2. Długość płytki wzorcowej – odległość w kierunku prostopadłym między kaŜdym dowolnym
punktem powierzchni pomiarowej a powierzchnią płaską płytki pomocniczej z tego samego materiału
i o takiej samej strukturze powierzchni, do której druga powierzchnia pomiarowa płytki wzorcowej
została przywarta.
3.7. Przywieralność – zdolność powierzchni pomiarowych płytek wzorcowych do adhezyjnego łącze-
nia się z innymi podobnie wykończonymi powierzchniami płaskimi, wynikająca z działania sił mię-
dzycząsteczkowych.
5.2. Spójność pomiarowa długości płytki wzorcowej – długość zmierzona płytki wzorcowej jest spó-
jna z państwowymi lub międzynarodowymi wzorcami długości, jeŜeli wynik pomiaru moŜna powią-
zać za pośrednictwem nieprzerwanego łańcucha pomiarów porównawczych, kaŜdego z ustalonymi
niepewnościami, z płytką wzorcową, której wzorcowania dokonano metodą interferencyjną, za
pomocą odpowiednio wzorowanych długości fal.
115
5.3. Temperatura odniesienia i ciśnienie normalne – długość nominalna i zmierzone długości płytki wzor-
cowej odpowiadają temperaturze odniesienia 20˚C i ciśnieniu normalnemu 101325 Pa = 1,01325 bara
5.4. Kierunek odniesienia płytek wzorcowych – długość płytki wzorcowej o długości nominalnej do
100 mm włącznie odnosi się do jej ustawienia w kierunku pionowym z poziomymi powierzchniami
pomiarowymi.
Długość płytki wzorcowej o długości nominalnej większej niŜ 100mm odnosi się do kierunku pozio-
mego płytki podpartej jedną z wąskich powierzchni bocznych, bez dodatkowych napręŜeń na odpo-
wiednich podporach umieszczonych w odległości 0,211 długości nominalnej od końcówki płytki.”
Materiałem powinna być stal wysokiej jakości o twardości min 800HV0,5, odporna na ścieranie,
zapewniająca stabilność długości, o powierzchniach wykazujących przywieralność. Współczynnik
rozszerzalności cieplnej stalowych płytek wzorcowych powinien wynosić w zakresie temperatur od
10˚C do 30˚C (11,5 ± 1,0) x 10-6° K-1.
Cechy metrologiczne płytek wzorcowych
WyróŜnia się cztery klasy dokładności płytek wzorcowych: K, 0, 1, 2 w kompletach róŜnej wielkości.
Dawniej była jeszcze klasa 00 i 3. W kaŜdym komplecie znajduje się płytka o wymiarze 1,0005 mm,
która pozwala na tworzenie przez składanie wymiarów o końcówce 0,5 µm. Najcieńsze spotykane
płytki mają grubość 0,200 mm, a najdłuŜsze 1000 mm ± 8,5 µm (kl. 2) i ± 2 µm (kl. 0).
W praktyce warsztatowej płytki wzorcowe nie są często stosowane, dlatego powinny być starannie
zakonserwowane, najlepiej wazeliną bezkwasową, zamknięte w pudełku i przechowywane w tempera-
turze odniesienia.
Okresowego sprawdzania płytek wzorcowych dokonuje się wg instrukcji zawartej w Dz.U. M i P nr 30/95
oraz 12/96 i wymogów normy PN-EN ISO 3650. Sprawdzanie płytek wzorcowych naleŜy powierzać
Urzędom Miar, zwłaszcza, Ŝe komplet płytek powinien mieć aktualne świadectwo wzorcowania.
Przedmiotowa norma podaje wartości odchyłek granicznych dla płytek wzorcowych. Tab. 1. zawiera
dane dla najczęściej spotykanych długości.
Tabela 1. Odchyłki graniczne płytek wzorcowych
Długość nominalna
Klasa kalibracyjna K
Klasa 0 Klasa 1 Klasa 2
ln te tv te tv te tv te tv
mm µm µm µm µm µm µm µm µm
0,5 ≤ ln ≤ 10 0,2 0,05 0,12 0,10 0,2 0,16 0,45 0,30
10 < ln ≤ 25 0,3 0,05 0,14 0,10 0,3 0,16 0,60 0,30
116
25 < ln ≤ 50 0,4 0,06 0,20 0,10 0,4 0,18 0,80 0,30
50 < ln ≤ 75 0,5 0,06 0,25 0,12 0,5 0,18 1,00 0,35
75 < ln ≤ 100 0,6 0,07 0,30 0,12 0,6 0,20 1,20 0,35
te – tolerancja długości względem długości nominalnej w dowolnym punkcie powierzchni pomiarowej, tv – tolerancja zmienności długości, czyli róŜnica między długością największą a najmniejszą danej płytki.
Z tabeli widać, Ŝe nawet dokładność wykonania płytek klasy 2 ma błąd tylko na poziomie 0,001 ÷ 0,002 %
długości nominalnej. Klasa 0 ma ten błąd jeszcze 4 razy mniejszy. Oznacza to, Ŝe stosowanie płytek
w pomiarach związane jest z dokładnym utrzymaniem temperatury odniesienia, tj. 20oC.
Przykład. Płytkę wzorcową o długości nominalnej 100 mm i klasy 2 zastosowano w temp. +30oC. Jaką
wartość ma błąd temperaturowy przedmiotowej płytki?
lt = l20 (1 + α∆t)
lt = 100 (1 + 11,5 x⋅10-6 x oC-1 x 10oC)
lt = 100 + 1150 x 10-6 x oC –1 x 10oC
l t = 100 + 1150 x 10-6 x 10
lt = 100 + 11500 x 10-6
lt = (100 + 0,011500)mm
Błąd temperaturowy wyniesie 11,5 µm, czyli 10 razy więcej niŜ dopuszczalny błąd wykonania płytki,
i 35 razy więcej niŜ tolerancja zmienności jej długości. Przykład ten pokazuje, Ŝe w pomiarach bardzo
dokładnych naleŜy bezwzględnie zadbać o temperaturę odniesienia. Jednocześnie widzimy, Ŝe zasto-
sowanie płytek wzorcowych w pomiarach warsztatowych (dokładność 0,01mm) jest gwarantem wyso-
kiej dokładności, niezaleŜnie od panującej temperatury (w granicach paru stopni). Warto zwrócić
uwagę, Ŝe w przykładzie zastosowana została płytka klasy 2. W pomiarach warsztatowych ta klasa
wystarczy. ZauwaŜamy, wg tabelki, Ŝe klasa 1 jest dwa razy dokładniejsza, ale nie wnosi to nic szcze-
gólnego w zwykłą dla budowy maszyn precyzję, a koszt zakupu i utrzymania w formie zalega-
lizowanej takich płytek jest znacznie wyŜszy. Podana w przykładzie temperatura +30oC równieŜ nie
jest przypadkowa. Taką temperaturę moŜe uzyskać płytka trzymana w gołych palcach. Pobieranie
i manipulowanie płytką wzorcową powinno odbywać się albo szybko, albo przy pomocy odpowie-
dnich przyborów, najlepiej wg PN-74/M-53103 „Narzędzia pomiarowe. Przybory do płytek wzor-
cowych” wg rys. 2. Najbardziej wskazane są szczypce drewniane.
117
Rys. 2. Komplet przyborów do płytek wzorcowych MLUp
Warto teŜ wiedzieć, Ŝe operując płytką wzorcową w temperaturach innych niŜ temperatura odniesie-
nia, trzeba dać jej czas na wyrównanie temperatury. Pełny czas wynosi: dla klasy 2 i długości 20 mm –
105 minut, a dla długości 100 mm – 135 min. Płytki o długości 100 mm lub więcej, stosowane w po-
zycji poziomej, powinny być podparte w punktach Airy’ego, tj. w odległości 0,211 x ln od powierz-
chni pomiarowych. Zapobiegnie to uginaniu się płytki pod własnym cięŜarem. Punkty te powinny być
zaznaczone na płytkach kresą.
Biorąc pod uwagę dokładność odtwarzanego wymiaru, to płytka uŜywana do pomiarów powinna być
wolna od wszelkich zanieczyszczeń. W tym celu płytkę chwytamy za powierzchnie boczne, a w Ŝad-
nym przypadku nie dotykamy powierzchni pomiarowych. Składanie płytek w stosy wyraŜające nowe
wartości długości polega na dobraniu właściwego, moŜliwie najmniejszego ich kompletu. Wygodnie
jest zebrać najpierw płytki wyraŜające końcówkę ułamkową, a następnie dobrać wymiar nominalny.
Wskazane jest, aby płytki cienkie zostały zamknięte w środku, pomiędzy grubszymi, najlepiej w uchwy-
tach wg PN-74/M-53103 – rys.3. Do czyszczenia płytek naleŜy uŜywać irchy lub miękkiego sukna,
a do konserwacji wazeliny bezkwasowej.
Rys. 3. Uchwyt do płytek wzorcowych MLUb z płytkami wzorcowymi
118
Ciekawą cechą płytek wzorcowych jest przywieralność. Dokładność wykończenia powierzchni pomia-
rowych jest tak duŜa, Ŝe umiejętnie skojarzone dwie płytki łączą się ze sobą w sposób bardzo trwały.
Do tego stopnia, Ŝe rozerwanie ich siłą prostopadłą jest bardzo trudne. Cecha ta nie ma nic wspólnego
ze sztuczkami. Chodzi tu o to, Ŝe płytki często łączy się w pakiety celem uzyskania dowolnych wy-
miarów. Zabieg ten dotyczy czasami kilku płytek na raz. Przywieralność sprawia, Ŝe tak uzyskany
wymiar wolny jest od błędu szczelin, mogących powstać na granicy dwóch płytek. Takie szczeliny
w pakietach przywartych oczywiście powstają, ale ich grubość jest pomijalnie mała – ok. 0,02 µm.
Jednocześnie brak skutecznej przywieralności wskazuje, Ŝe płytka utraciła swoje cechy metrologiczne
(chropowatość, rysy, błędy kształtu). Przywieralność jest podstawową cechą badaną przez Urząd Miar
warunkującą dopuszczenie płytki do dalszych pomiarów. Mimo duŜej twardości, zwłaszcza przy nie-
umiejętnym obchodzeniu się, szybkie zuŜycie jest moŜliwe, gdyŜ tolerancja płaskości wynosi tylko
0,05 do 0,25 µm, w zaleŜności od klasy i wielkości płytki. Właściwe łączenie płytek wzorcowych
polega na silnym docisku wzajemnym i powolnym nasuwaniu na siebie – wg rys.4
Rys. 4. Nasuwanie płytek wzorcowych. Przywieralność
Posługując się płytkami wzorcowymi, zwłaszcza o długości pomiarowej zbliŜonej do ich szerokości
(30 lub 35 mm), naleŜy uwaŜać, aby nie pomylić szerokości z długością. Jest to moŜliwe i zdarza się,
zwłaszcza osobom niemającym styku z nimi na co dzień. Powierzchnie pomiarowe wyróŜniają się
zdecydowanie większym połyskiem niŜ pozostałe.
Oprócz płytek stalowych, szerokie zastosowanie mają równieŜ płytki ceramiczne wykonywane naj-
częściej z tlenku cyrkonu. Ich współczynnik rozszerzalności termicznej jest zbliŜony do stali i wynosi
α = 9,5 x 10-6 oK-1. Są one bardzo odporne na uderzenia i łamanie. Podczas zarysowania nie powstaje
tzw. wypływka, dzięki czemu są nadal przywieralne. W związku z powyŜszym oraz znaczną twardo-
ścią, mają bardzo duŜą odporność na ścieranie i wobec tego trwałość. RównieŜ zachowują duŜą sta-
bilność wymiarową. Jednocześnie są odporne na warunki atmosferyczne i chemiczne, jak: korozja,
ługi, kwasy, oleje. Ceramika zapewnia teŜ antystatyczność, antymagnetyczność i nieprzewodzenie
prądu elektrycznego. W związku z tym, nie przyciągają pyłu i nie wymagają konserwacji. Są jedno-
cześnie lŜejsze od stalowych.
119
1.2. Szczelinomierze
Szczelinomierze MWSa i MWSb wg PN-75/M-53390 „Narzędzia pomiarowe. Szczelinomierze” są
przykładem płytek wzorcowych uŜytkowych. Są to płasko-równoległe i podłuŜne z reguły zestawy
cienkich blaszek (pasków, listków) o długości 100 lub 200 mm. Występują najczęściej w kompletach
o wymiarach grubości od 0,03 mm do 1mm
Składając je w pakiety otrzymujemy dowolne, ale małe wymiary, maksymalnie to grubość całego ze-
stawu. Podczas składania obowiązuje zasada, Ŝe płytki cienkie wkładamy pomiędzy grubsze, podo-
bnie jak w płytkach wzorcowych. Zabezpiecza je to przed szybkim zniszczeniem SłuŜą, jak nazwa
wskazuje, do pomiaru szerokości szczelin. Są to wzorcowe grubości przeznaczone do pomiarów war-
sztatowych o dokładnościach duŜo mniejszych od płytek wzorcowych. Oczywiście nie mają teŜ zdol-
ności do przywierania wzajemnego. Odchyłki ∆a grubości pomiarowej szczelinomierzy w milimetrach
– wg tab. 2.
Rys. 5. Szczelinomierze w komplecie
Tabela 2. Wartości odchyłki ∆a grubości pomiarowej grubościomierzy
Grubość a [mm] ±∆a [mm]
ponad do –
–
0,06
0,10
0,20
0,30
0,45
0,60
0,80
0,06
0,10
0,20
0,30
0,45
0,60
0,80
1,00
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0,010
0,012
120
Szczelinomierze są bardzo popularnym środkiem pomiarowym, szczególnie w budowie maszyn.
Mierzy się nimi szczeliny i luzy, w szczególności łoŜysk tocznych i ślizgowych, par kół zębatych,
elektrod w świecach itp.
Pomiar szczelinomierzem polega na wsunięciu płytki lub ich zestawu w badaną szczelinę. Czynność tę
naleŜy wykonać z „czuciem”, tzn. nie moŜe występować luz ani teŜ wcisk. NaleŜy tak długo dobierać
płytki aŜ trafimy na takie, które wchodzą z lekkim tylko oporem. Umiejętne posługiwanie się szczeli-
nomierzem jest głównym czynnikiem determinującym jakość pomiarów. Dokładność wykonania pły-
tek ma znaczenie wtórne.
Listki cienkie ulegają szybkiemu zuŜyciu i uszkodzeniu. Praktykuje się obcinanie zuŜytych fragmentów.
W uŜyciu są teŜ szczelinomierze klinowe, wg rys. 6.
Rys. 6. Szczelinomierze klinowe
Wymiar szczeliny uzyskuje się wsuwając prostopadle płytkę szczelinomierza moŜliwie głęboko i od-
czytując wskaz znajdujący się przy krawędzi badanego przedmiotu. Pomiar jest szybszy niŜ przy
składaniu płytek płaskich, ale sprawdzają się tylko w głębokich szczelinach. Przy tym nie moŜna
ocenić szerokości całej szczeliny. MoŜna wsuwać ten szczelinomierz ukośnie i wtedy moŜna zmierzyć
nieco płytsze szczeliny. Ten rodzaj szczelinomierza nie jest opisany w Polskich Normach.
1.3. Kreskowe wzorce długości
Kreskowe wzorce długości mogą stanowić część bardziej złoŜonego przyrządu pomiarowego, np. suw-
miarka, a mogą teŜ być samodzielnymi miarami. W tym drugim przypadku są stosowane jako wzorce
121
kontrolne do sprawdzania narzędzi uŜytkowych lub bezpośrednio do pomiarów warsztatowych. Wtedy
nazywane są przymiarami. Przymiary mogą być kreskowe i końcowo-kreskowe. Te drugie mają
wskazy zerowe i końcowe lub tylko jeden z nich jako krawędź, a pozostałe są kresami. Wzorce
kreskowe mogą być wykonane jako: sztywne MLPa i MLPb, półsztywne MLPd, wstęgowe zwijane
MLKc i MLKb oraz składane MLSa, MLSb. Przymiary sztywne w praktyce warsztatowej mają
najczęściej zastosowanie w pracach traserskich, a półsztywne i zwijane w pomiarach odbiorczych.
Przymiary sztywne uŜywane są głównie w pracach traserskich. Szlifowane i wywzorcowane obrzeŜe
umoŜliwia zastosowanie przymiaru jako liniału, o ile nie zostało zuŜyte lub uszkodzone przez trasowanie.
Przymiary zwijane produkowane są najczęściej w wersji końcowo-kreskowej z lekko wygiętej taśmy,
co zwiększa ich sztywność – wg rys. 9. Kształt nieckowy taśmy sprawia, Ŝe uŜywanie ich do pomiaru
obwodu, np. walca jest niewskazane, gdyŜ powstaje duŜy, bliŜej nieokreślony błąd. Wskaz zerowy,
czyli początkowy, realizowany jest przez ruchomy zaczep o grubości 1 mm i skoku równieŜ 1 mm.
Przy pomiarach wymiarów zewnętrznych zaczep wysuwa się i bazą zerową jest jego powierzchnia
wewnętrzna. Przy pomiarach wewnętrznych zaczep wsuwa się i wtedy bazą zerową staje się jego
powierzchnia zewnętrzna. Aby zaczep działał prawidłowo, naleŜy dbać o czystość osadzenia go na
trzpieniu lub dwóch trzpieniach. Odchyłka wskazań wynosi praktycznie od ± 1 do ± 2 mm, ale
producenci zapewniają, Ŝe jest to ± 0,4 mm.
a) b)
Rys. 7. Przymiar sztywny: a) powierzchniowy, b) krawędziowy
Rys. 8. Przymiar półsztywny
122
Rys. 9. Przymiar zwijany
Pomiary wewnętrzne przestrzeni węŜszych niŜ szerokość taśmy mierniczej naleŜy realizować od
wybranej kresy podziałki, np. 10 cm, uwzględniając to w odczycie wyniku. Szczególnie jest to waŜne
przy pomiarach małych otworów.
Przy pomiarach duŜych odległości przymiarem zwijanym, powstaje błąd spowodowany zwisem taś-
my. Likwidując zwis poprzez zwiększenie naciągu powodujemy z kolei rozciąganie przymiaru. Przy-
miary zwijane powinny posiadać hamulec utrzymujący taśmę w ustalonym połoŜeniu oraz urządzenie
do samoczynnego wciągania taśmy do obudowy, po zwolnieniu hamulca. Brak normy na przymiary
kreskowe zwijane.
Szczególną odmianą przymiarów zwijanych są stalowe taśmy pomiarowe – wg rys. 10. SłuŜą do
pomiaru obwodu walców i z tego powodu wykonane są z płaskiej taśmy. WyposaŜone są w dwie
podziałki do jednoczesnego odczytywania obwodu i odpowiadającej mu średnicy. Mogą posiadać no-
niusz 0,1 mm.
Rys. 10. Stalowa taśma pomiarowa
Przymiary składane – rys. 11 – w budowie maszyn są rzadziej stosowane. Z załoŜeń konstrukcyjnych
są mniej dokładne. Działką elementarną jest najczęściej 1 mm, a dokładność wskazań uzaleŜniona jest
od długości pomiarowej i wskazań producenta (wynosi 0,1 ÷ 0,2 mm), a realnie ±1 mm. Wyko-
nywane są ze stopów metali lekkich, z tworzyw sztucznych lub z drewna. Przy dłuŜszym uŜytkowaniu
następują wypracowania na sworzniach łączących poszczególne elementy, co daje błąd zwiększający
się wraz długością mierzoną.
123
Rys. 11. Przymiar składany
Pomiar przymiarami obarczony jest pewnymi błędami, jak:
– wzrokowe przenoszenie punktów mierzonych na wskazy przymiaru,
– błąd zera, zwłaszcza w przymiarach sztywnych i półsztywnych,
– kłopoty z interpolacją działki elementarnej, (gdy krawędź przedmiotu mierzonego znajduje się
pomiędzy kresami podziałki przymiaru).
Z tych i wielu innych powodów przymiary spełniają tylko rolę pomocniczą w dziedzinie budowy
maszyn.
2. Wałeczki pomiarowe
Wałeczki pomiarowe wg PN-79/M-53088 „Narzędzia pomiarowe. Wałeczki pomiarowe do gwintów”
MLDa słuŜą głównie do pomiaru średnicy podziałowej gwintu zewnętrznego. Komplet wałeczków –
wg rys. 12 składa się z zestawu o wymiarach od 0,170 do 6,350 mm i dokładności ±0,0005 mm
(0,5 µm). Wykonane są ze stali o twardości HV 700 (HRC 59) i współczynniku rozszerzalności
cieplnej α = (12 ± 2)10-6K-1. Pomiar polega na włoŜeniu w bruzdę gwintu odpowiedniego kompletu
wałeczków. Następnie dokonujemy pomiaru mikrometrem tak uzyskanej wielkości. Dzięki wałecz-
kom średnica podziałowa zostaje przeniesiona na zewnątrz zarysu gwintu, co umoŜliwia uŜycie zwy-
kłego mikrometru. Mankamentem tej metody jest konieczność wykonania szeregu obliczeń dla uzy-
skania ostatecznego wyniku, tj. średnicy podziałowej badanego gwintu. Jednak wałeczki mają zasto-
sowanie równieŜ w innych dziedzinach. MoŜna nimi podnieść dokładność pomiaru stoŜków zewnę-
trznych i klinów oraz średnicy podziałowej kół zębatych o zębach prostych. Do kół zębatych stosuje
się wałeczki MLCa – wg rys. 14 – o wymiarach 1,7 do 17 mm, a do duŜych modułów moŜna stosować
wałeczki pobrane z łoŜysk wałeczkowych, oczywiście nieuŜywanych, o średnicy zbliŜonej do szero-
kości wrębu międzyzębnego zmierzonego na wysokości średnicy podziałowej.
Wałeczki pomiarowe znajdują równieŜ inne zastosowania. MoŜna nimi kontrolować odległość osi
otworów równoległych (trzpienie kontrolne), oceniać ich równoległość, kontrolować średnice małych
otworów a takŜe sprawdzać i nastawiać przyrządy pomiarowe. W takich przypadkach nazywane są teŜ
trzpieniami pomiarowymi.
124
Rys. 12. Zestaw wałeczków pomiarowych do gwintów
Rys. 13. Komplet wałeczków pomiarowych do gwintów
Rys. 14. Wałeczek pomiarowy do kół zębatych
Wałeczki w pomiarach gwintów mają znikome zastosowanie, zwłaszcza w metrologii warsztatowej.
Natomiast w innych zastosowaniach są waŜnym elementem technik pomiarowych.
3. Kulki pomiarowe
Stalowe kulki o znanej średnicy MLEa są przydatne do pomiaru stoŜków i kątów wewnętrznych,
otworów o małych średnicach, rowków o zarysie trapezowym i bicia średnicy podziałowej kół zęba-
tych o zębach skośnych oraz kół ślimakowych. Są one produkowane jako narzędzia pomiarowe, choć
nieznormalizowane. Dobrym sposobem ich pozyskania jest rozebranie łoŜyska kulkowego. Oczywiś-
cie po uprzednim sprawdzeniu przydatności zawartych w nim kulek do pomiaru. ŁoŜysko musi być
nieuŜywane, a kulki nieuszkodzone. Następnie naleŜy ustalić ich dokładną średnicę i błąd kształtu.
Oczywiście materiałem jest stal łoŜyskowa o twardości HV 772.
125
4. Płyty pomiarowe
Płyta pomiarowa MLFa wg normy PN-ISO 8512-1 „Płyty pomiarowe. Płyty Ŝeliwne” lub PN-ISO
8512-2 „Płyty pomiarowe. Płyty granitowe” jest wzorcem płaskości o określonej dokładności. Wyko-
nywane są z Ŝeliwa szarego o twardości min.150 HB. Nie jest to twardość zbyt duŜa i nie gwarantuje
samoistnej nieuszkadzalności płyty. Z tego powodu naleŜy je nakrywać płytami drewnianymi lub
pilśniowymi. Celowe jest okresowe sprawdzanie właściwości metrologicznych płyty wg wytycznych
Dziennika Urzędowego Miar i Probiernictwa nr 7/96. Podczas pracy z przedmiotami ze stali naleŜy
poruszać je ostroŜnie, aby nie zarysować powierzchni płyty, a w szczególności unikać punktowego
styku przedmiotu z płytą. Wskazane jest wykorzystywanie całej powierzchni płyty, co wydłuŜy jej
Ŝywotność. Płyty pomiarowe powinny być ustawione poziomo. Ułatwi to pracę z kulkami i walcami.
Są uŜywane jako płaszczyzny podstawowe przy pomiarach i pracach traserskich. WyposaŜone są
w trzy punkty podparcia i dwa wkręcane uchwyty do transportu.
Rys. 15. Kwadratowa Ŝeliwna płyta pomiarowa
Płaskość powierzchni roboczej płyt pomiarowych podaje tabela 3 – wg w/w normy.
Tabela 3. Dokładność wykonania płyt pomiarowych
Wymiary płyty Tolerancja płaskości
całej powierzchni roboczej płyty wg klas w [µm]
[mm] 0 1 2 3
160 x 100 3,0 6 12 25
250 x 160 3,5 7 14 27
400 x 250 4,0 8 16 32
630 x 400 5,0 10 20 39
1000 x 630 6,0 12 24 49
2000 x 1000 9,5 19 38 75
250 x 250 3,5 7 15 30
400 x 400 4,5 9 17 34
630 x 630 5 10 21 42
1000 x 1000 7 14 28 56
126
Rys. 16. Płyta pomiarowa granitowa ze stojakiem
Aby zachować płaskość płyty w granicach tolerancji jej obciąŜenie musi być dostosowane do wytrzy-
małości. Maksymalne obciąŜenia skupione płyt pomiarowych Ŝeliwnych podaje tabela 4.
Tabela 4. Maksymalne obciąŜenie skupione płyt pomiarowych Ŝeliwnych
Masa skupiona obciąŜenia maks. [kg] Wymiary płyty
0 1 2 3
prostokątne
400 x 250
630 x 400
1000 x 630
1600 x 1000
2000 x 1600
2500 x 1600
kwadratowe
400 x 400
630 x 630
1000 x 1000
40
50
60
80
95
115
45
50
70
80
100
120
160
190
230
90
100
140
160
200
240
320
380
460
170
210
280
320
390
490
500
500
500
340
420
500
Na płytach Ŝeliwnych moŜna mocować czujnik zegarowy na podstawce magnetycznej. Zaletą płyt
granitowych jest to, Ŝe nie ulegają wpływom pól elektromagnetycznych i oczywiście nie przewodzą
prądu elektrycznego. Twardość uŜytego granitu wynosi 6 do 7 stopni wg skali Mohs′a, i jest większa
od Ŝeliwa. Współczynnik rozszerzalności cieplnej jest mniejszy od Ŝeliwa i wynosi:
α = 8,5 x 10-6 x oK .-1 .
5. Liniały pomiarowe
Liniały pomiarowe słuŜą do oceny odchyłki prostoliniowości i płaskości badanych przedmiotów; nie
słuŜą do pomiaru długości, gdyŜ nie mają podziałki, lecz wykazują szczeliny między powierzchnią
badaną a krawędzią lub powierzchnią liniału. Pomiar szczeliny naleŜy dokonać innymi narzędziami.
127
Liniały krawędziowe znajdują zastosowanie przy sprawdzaniu prostoliniowości lub płaskości po-
wierzchni przez obserwację szczeliny świetlnej między liniałem a sprawdzaną powierzchnią. W/w błę-
dy o większej wartości, gdy prześwit jest dostatecznie duŜy, moŜna mierzyć szczelinomierzem, mniej-
sze poprzez porównanie ze szczeliną wzorcową. Liniały krawędziowe opisuje norma PN-74/M-53180
„Narzędzia pomiarowe. Liniały krawędziowe i powierzchniowe”. WyróŜnia następujące ich rodzaje:
a) jednokrawędziowe MLWa o tolerancji prostoliniowości w dwóch klasach; 0 i 1, uza-
leŜnionej od długości liniału L w mm, wyraŜone w µm – wg tab. 5;
Rys. 17. Liniał jednokrawędziowy
b) trójkrawędziowe MLWc, o tolerancji prostoliniowości w dwóch klasach; 0 i 1, uzaleŜnionej
od długości liniału L w mm, wyraŜone w µm – wg tab. 5;
Rys. 18. Liniał trójkrawędziowy
c) powierzchniowe prostokątne MLTa o tolerancji płaskości w trzech klasach: 00, 0, 1 uza-
leŜnionej od długości liniału L w mm, wyraŜone w µm – wg tab. 5;
Rys. 19. Liniał powierzchniowy prostokątny
128
d) powierzchniowe uŜebrowane MLTb, o tolerancji płaskości w trzech klasach; 0, 1, 2,
uzaleŜnionej od długości liniału L w mm, wyraŜone w µm – wg tab. 7;
Rys. 20. Liniał powierzchniowy uŜebrowany
e) powierzchniowe trójkątne MLTc, o tolerancji płaskości w trzech klasach; 0, 1, uzaleŜnionej
od długości liniału L w mm, wyraŜone w µm – wg tab. 7. Dodatkowo liniały trójkątne
odtwarzają kąty o wartościach 45o, 60o, 90o lub rzadziej 50o i 55o w zaleŜności od wyko-
nania. Tolerancja ±Tα/2 kąta pomiarowego liniałów trójkątnych powierzchniowych znajduje
się w tab. 8 (s. 127).
Rys. 21. Liniał powierzchniowy trzykrawędziowy
f) powierzchniowe dwuteowe MLTe, o tolerancji płaskości w trzech klasach; 00, 0, 1,
uzaleŜnionej od długości liniału L w mm, wyraŜone w µm – wg tab. 7;
Rys. 22. Liniały powierzchniowe dwuteowe
g) liniał strunowy, czyli napięta, ale dostatecznie wiotka struna (najczęściej Ŝyłka); często sto-
sowany na warsztacie sposób pomiaru odchyłki od prostości i płaskości, zwłaszcza brył
duŜych i nieforemnych. Nowoczesną formą liniałów strunowych są urządzenia laserowe;
129
h) suwmiarka, ramiona kątownika, przymiary są równieŜ stosowane w praktyce warsztatowej
jako liniały powierzchniowe, a przechylone na bok słuŜą jako liniały krawędziowe. RównieŜ
prowadnice obrabiarek w pewnych okolicznościach mogą pełnić rolę liniału. Oczywiście
naleŜy przedtem upewnić się, co do ich własności metrologicznych jako liniałów.
Liniały krawędziowe (zwane teŜ włosowymi) i powierzchniowe prostokątne oraz dwuteowe wykona-
ne są ze stali stopowej narzędziowej do pracy na zimno o twardości HRC 60 lub stali odpornej na ko-
rozję o twardości HRC 50. Liniały powierzchniowe uŜebrowane i trójkątne wykonane są z Ŝeliwa sza-
rego o twar-dości min. 170 HB. Chropowatość krawędzi i powierzchni pomiarowych wynosi od Ra 0,08
do 1,25 µm, w zaleŜności od klasy dokładności.
Tabela 5. Tolerancje prostoliniowości w [µm] krawędzi pomiarowych liniałów krawędziowych
Liniały jednokrawędziowe
Liniały trójkrawędziowe
Klasy dokładności Długość liniału L [mm]
0 1 0 1
50 – –
75
100 0,5 2
150
1 3
200 1,0
300
3
400 1,5
500 2,5 4
– –
Tabela 6. Tolerancje płaskości liniałów powierzchniowych prostokątnych dwuteowych Tolerancja płaskości [µm]
Klasa dokładności Długość liniału [mm]
00 0 1
400
630
1000
1600
2500
4000
2,5
4,0
6,0
–
–
–
6
10
12
16
25
40
10
16
20
25
40
60